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遥感技术基础(第二版)

遥感技术基础(第二版)

出版社:科学出版社出版时间:2021-12-01
开本: 其他 页数: 312
本类榜单:自然科学销量榜
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遥感技术基础(第二版) 版权信息

  • ISBN:9787030519498
  • 条形码:9787030519498 ; 978-7-03-051949-8
  • 装帧:一般胶版纸
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 所属分类:>>

遥感技术基础(第二版) 内容简介

教材内容在满足基础教材应用的要求外,适当介绍遥感发展与应用的前沿内容,以激发学习者的兴趣与热情。如在遥感的发展特点、新型传感器成像、遥感卫星成像系统、遥感图像处理与应用等方面适当安排了遥感的新技术新进展,以便开阔学生的思路和视野,为学生以后的有关专业课学习提高接口。

遥感技术基础(第二版) 目录

目录

第二版前言
**版前言
第1章 遥感概述 1
1.1 遥感基本概念 1
1.2 遥感技术系统 3
1.3 遥感过程及特点 8
1.4 遥感技术的发展简史与发展趋势 10
1.5 遥感、地理信息系统、全球导航卫星系统的结合 20
思考题 25
第2章 电磁波与地物电磁波特性 26
2.1 电磁波与电磁波谱 26
2.2 地物的电磁波辐射 31
2.3 地物的电磁波反射特性 38
2.4 地球大气对电磁波传输的影响 44
思考题 51
第3章 遥感光学基础 53
3.1 颜色性质和颜色立体 53
3.2 加色法与减色法 56
3.3 黑白影像与彩色影像 60
思考题 66
第4章 遥感平台 67
4.1 遥感平台的种类 67
4.2 遥感卫星的轨道参数 71
4.3 遥感卫星的轨道类型 75
4.4 遥感卫星简介 78
思考题 89
第5章 遥感器及其成像 90
5.1 遥感器 90
5.2 光学摄影成像遥感器 94
5.3 扫描成像遥感器 98
5.4 雷达成像遥感器 114
思考题 133
第6章 遥感图像的特性 135
6.1 摄影像片的特性 135
6.2 扫描图像的特性 145
6.3 雷达图像的特性 152
思考题 162
第7章 遥感图像校正 163
7.1 遥感数字图像 163
7.2 遥感图像的辐射量校正 169
7.3 遥感图像的几何变形 173
7.4 遥感图像的几何校正 183
思考题 192
第8章 遥感图像处理与信息提取 194
8.1 彩色合成与彩色密度分割 194
8.2 多光谱图像处理 195
8.3 遥感图像信息融合 206
8.4 遥感图像目视判读 211
8.5 遥感图像计算机分类 229
8.6 遥感图像智能化提取 246
8.7 遥感图像处理软件 256
思考题 259
第9章 遥感技术的应用 261
9.1 遥感技术在测绘中的应用 261
9.2 遥感技术在军事上的应用 271
9.3 遥感技术在农林牧方面的应用 280
9.4 遥感技术在水体信息提取中的应用 286
9.5 遥感技术在灾害监测方面的应用 288
思考题 300
主要参考文献 301
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遥感技术基础(第二版) 节选

第1章 遥感概述 遥感(remote sensing)技术是20 世纪60 年代兴起并迅速发展起来的一门综合性的空间信息科学,在全面、准确地认识人类赖以生存的家园——地球中,该技术扮演着越来越重要的角色。特别是在资源勘察、环境监测、全球变化及各类动态变化监测等方面显示了无与伦比的优越性。随着计算机技术和空间技术、信息技术的迅猛发展,人类获取地理空间信息的能力得到了极大提高。信息高速公路的架设、地球空间信息学的产生、数字地球概念的提出,为遥感学科的发展提供了坚实的基础,指明了方向。 遥感技术的迅速发展,促使摄影测量技术产生革命性的变化,从以飞机为主要运载工具的航空遥感,发展到以航天飞机、人造地球卫星等为运载平台的航天遥感,极大地拓展了人们的观测领域,形成了对地球资源和环境进行探测和监测的立体观测体系。同时,它在测绘、城市规划、环境保护、地质勘探、农业和林业及军事等领域得到广泛应用,产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。 1.1 遥感基本概念 1.1.1 遥感的定义 遥感是20 世纪60 年代美国创造的技术用语,随着1972 年**颗地球观测卫星Landsat的发射成功而迅速得到普及。遥感,早期称“观察”(vision)或远程观察(television),从第二次世界大战到20 世纪60 年代,“观察”改为“远程探测”(teledetection)。从字面上理解,其意思为“遥远的感知”,通常认为是在不接触物体的情况下,对物体进行探测,来感知它的属性情况,包括它的几何属性和物理属性。也有这样一种理解,“遥”是空间概念,“感”是信息系统,遥感技术是指一种非接触的测量和识别技术,所以,人眼看到远处的物体,就是一种生物遥感,伽利略用自制的望远镜观测星空、人们用普通照相机照相,都属于遥感的范畴。但自从美国1962 年密歇根大学环境科学讨论会后,“遥感”主要是指利用航空航天技术宏观地研究地球、综合评价地球环境、进行资源调查与开发及管理的一种特定技术。 目前,对遥感较为简明的定义是:从不同高度的平台上,使用遥感器收集物体的电磁波信息,再将这些信息传输到地面并进行加工处理,从而对物体进行识别和监测的全过程。 从遥感的定义来看,构成遥感技术的四个必不可少的要素是遥感对象、遥感器、信息传播媒介和遥感平台。 遥感对象:被感测的事物。 遥感器:也称传感器,能感测事物并能将感测的结果传递给使用者的仪器,如摄影机、雷达等。 信息传播媒介:在对象和遥感器之间起信息传播作用的媒介,如电磁波、声波、重力场、磁力场、电力场、地震波等。 遥感平台:装载遥感器并使之能有效工作的装置,如飞机、人造地球卫星、航天飞机等能够运动的平台,也可叫做运载工具。 1.1.2 遥感的分类 按照遥感的早期定义,它的范围非常广泛,如摄影测量、大地重力测量、卫星轨道遥测、物体光谱测量、超声波鱼群定位等。遥感的分类方式多种多样,目前还没有一个完全统一的分类标准。按上述的遥感定义,较为常见的分类方式有如下几种。 1. 按遥感对象分类 宇宙遥感:遥感的对象是宇宙中的天体和其他物质。 地球遥感:是对地球和地球上的事物的遥感。 以地球表层环境(包括大气圈、陆海表面和陆海表面下的浅层)为对象的遥感,叫做环境遥感,它属于地球遥感。在环境遥感中,以地球表层资源为对象的遥感,叫做资源遥感。资源遥感是以地球资源作为调查研究对象的遥感方法和实践,调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化,是遥感技术应用的主要领域之一。 2. 按遥感平台分类 地面遥感:是指平台距地球表面100m 以下进行的遥感。常用平台为汽车、舰船、三脚架、塔台等,地面遥感是遥感的基础。 航空遥感:又称机载遥感,是指在飞机(飞艇或热气球)飞行高度上对地球表面进行的遥感。它的特点是灵活性大,影像清晰,分辨率高,并且历史悠久,已经形成了较完整的理论和应用体系。它还可进行各种遥感试验与校正工作。 航天遥感:又称星载遥感,是从人造卫星轨道高度上对地球表面进行的遥感,主要平台有卫星、航天飞机、宇宙飞船、航天空间站等。它的特点是成像高度高,宏观性好,可重复观测,影像获取速度快,不受沙漠、冰雪、高山、海洋和国界等自然因素和条件的限制。 临近空间遥感:是指在20~100km 的空域高度上对地球表面进行的遥感,介于传统的航空遥感和航天遥感之间。平台包括平流层飞艇、浮空气球和高空长航时无人机等。临近空间遥感不仅弥补了航空和航天遥感之间的观测漏洞,还兼备航空和航天平台的诸多优势。临近空间平台高度一般只有低轨卫星的1/10~1/20,与航天平台相比,容易实现高分辨率对地观测,同时具有部署速度快、机动能力强、易于更新和维护、可重复使用等优点。与传统航空平台相比,临近空间平台又具有持续工作时间长、覆盖范围广、造价低、寿命长的优势。但临近空间属各国领空范围,受领空限制。 3. 按遥感媒介分类 电磁波遥感:以电磁波为信息传播媒介的遥感。 声波遥感:以声波为信息传播媒介的遥感。 力场遥感:以重力场、磁力场、电力场等为媒介的遥感。 地震波遥感:以地震波为媒介的遥感。 4. 按遥感成像波段分类 紫外遥感:是指利用紫外波段进行地物探测的遥感。探测波段为0.05~0.38μm。 可见光遥感:是指利用可见光波段进行地物探测的遥感。探测波段为0.38~0.76μm。 红外遥感:是指利用红外波段进行地物探测的遥感。探测波段为0.76~1000μm。 微波遥感:是指利用微波波段进行地物探测的遥感。探测波段为1mm~1m。 5. 按波段宽度及波谱的连续性分类 高光谱遥感:它是使用成像光谱仪遥感器将电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域分解为数十至数百个狭窄的电磁波波段(波段宽度通常小于10nm),并产生光谱连续的图像数据的遥感。 多光谱遥感:是指利用多通道遥感器(如多光谱相机、多光谱扫描仪等),将较宽波段的电磁波分成几个较窄的波段,通过不同波段的同步摄影或扫描,分别取得几张同一地面景物同一时间的不同波段影像,从而获得地面信息的遥感技术。 常规遥感:又称宽波段遥感,波段宽一般大于100nm,且波段在波谱上不连续。 6. 按遥感器接收信号的来源和方式分类 主动遥感:也称有源遥感,是指从遥感平台上的人工辐射源向目标发射一定形式的电磁波,再由遥感器接收和记录其反射波的遥感系统。 被动遥感:也称无源遥感,是指用遥感器从远距离接收和记录物体自身发射或反射太阳辐射的电磁波信息的遥感系统。 7. 按应用空间尺度分类 全球遥感:全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。 区域遥感:以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程,它通常按行政区划(国家、省区等)和自然区划(如流域)或经济区进行。 城市遥感:以城市环境、生态作为主要调查研究对象的遥感。 8. 按不同应用领域分类 根据不同的应用目的可分为环境遥感、城市遥感、农业遥感、林业遥感、海洋遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感等。 1.2 遥感技术系统 将遥感技术和方法应用到某个专业领域便构成了一个遥感技术系统。一个完整的遥感技术系统通常由三部分组成:空基系统、地基系统和研究技术支持系统。空基系统主要包括遥感平台、各种遥感器、监视控制系统和遥感数据传输系统等,主要完成遥感数据的采集和传输工作。地基系统主要完成遥感数据的接收、处理存档、分发和应用开发工作。研究技术支持系统主要完成定标、地面试验、光谱数据测量等基础性工作及与遥感发展和应用密切相关的高技术研究和开发任务。遥感技术的三个组成部分既有分工,又紧密联系,共同完成遥感技术系统对地面目标的探测,进而实现目标定位、定性或定量描述的目的。遥感技术系统的运行流程如图1.1所示。 图1.1 遥感过程与技术系统 1.2.1 遥感平台 搭载这些遥感器的载体称为遥感平台(remote sensing platform),如地面三脚架、遥感车、气球、飞艇、飞机、人造地球卫星等。遥感平台按其飞行高度的不同可分为地面平台、航空平台、航天平台和临近空间平台。这几种平台各有不同的特点和用途,根据需要可单独使用,也可配合使用,组成多层次立体观测系统。 1.2.2 遥感器 收集、探测和记录地物电磁波辐射信息的装置叫做遥感器(remote sensor)。目前应用的遥感器主要有摄影机、摄像仪、扫描仪、雷达、成像光谱仪、光谱辐射计等。针对不同的应用波段范围,人们已经研究出多种类型的遥感器,用以接收和探测物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。根据遥感器的基本结构原理划分,目前常见的成像遥感器有摄影成像、扫描成像和雷达成像三种类型,还有一些遥感器并不成像,如微波散射计等。 1.2.3 遥感数据接收与处理系统 遥感平台与遥感器是遥感技术系统的重要组成部分,但它们仅是一个子系统,要使整个遥感系统运转起来,还必须有控制中心、地面遥测数据收集站、跟踪站、遥感数据接收站、数据中继卫星、数据处理中心、基础研究中心和试验场等子系统。控制中心是整个系统的核心,负责监测遥感的工作状况,并及时向平台与遥感器发送各种指令,以指挥它们工作。地面遥测数据收集站很多是无人工作站,分布在高山、荒漠和边远地区,自动收集各种环境数据,并将这些数据发送给卫星。跟踪站负责监测卫星的运行。遥感数据接收站是各种遥感数据和信息的接收中心。数据中继卫星负责保证全球数据的实时传输。数据处理中心将来自数据接收站的数据进行加工处理并提供给各方面的用户。基础研究中心和试验场主要进行地物波谱和遥感器工作波段的研究、新型遥感器的研制试验、遥感数据辐射校正及综合光谱信息研究等。下面简要介绍遥感卫星地面接收站有关数据接收与处理的基本情况。 1. 数据的传送和接收 接收站主要负责完成捕获跟踪卫星、传送接收卫星数据的任务。从遥感卫星上向地面传输的数据中,除了图像数据外还包括遥感平台上搭载仪器的温度、电压、电流等遥测数据。这些数据通常用数字信号传送,具有抗噪声性强、功率低等特点。通常卫星发射国在本土的接收站除了接收遥感图像信息外,还发送控制中心的指令,以指挥星体的运行和星上设备的工作,同时接收卫星发回的有关星上设备工作状态的遥测数据和地面遥测数据收集站发给卫星的数据。而本土以外的遥感卫星地面接收站通常仅仅接收遥感图像信息。每个地面站都有一个跟踪卫星的大型天线,天线的旋转形成了跟踪卫星的一个张角,这个张角确定了接收遥感卫星所发送信息的范围。对于卫星经过接收站时能覆盖到的区域,通常采用在卫星观测的同时直接接收实时传送数据;对于覆盖不到的区域采用数据记录器(mission data recorder,MDR)和跟踪数据中继卫星(tracking and data relay satellite,TDRS)两种方式。MDR 是将观测数据先记录在数据记录器上,当卫星飞到能接收的区域时,再把数据回放出来进行接收;TDRS 是通过数据中继卫星进行间接实时传送的方法。例如,美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)在41°W 及171°W 的赤道上空发射了两颗跟踪数据中继卫星,陆地卫星在美国本土以外的地域可以通过其中的一颗中继卫星将图像数据传送给设在新墨西哥州的白沙(White Sands)接收站,这个接收站又将数据通过国内通信卫星(Domestic Communications Satellite,DOMSAT)转送到戈达德太空飞行中心(Goddard Space Fl

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